Die Erfindung betrifft eine druckausgeglichene Muffenverbindung zum gegenseitigen Längsdehnungsausgleich zweier Rohrteile einer Druckrohrleitung mit einem ausserhalb der Druckrohrleitung, koaxial zu dieser angeordneten Ringstellmotor, dessen Druckraum an das Innere der Druckrohrleitung angeschlossen ist, wobei jeder der zwei Rohrteile jeweils mit derjenigen Seite des Ringstellmotors formschlüssig verbunden ist, deren Wirkungsfläche im Druckraum dem zugehörigen Rohrteil zugewandt ist.
Eine solche Muffenverbindung wird z. B. an der Druckrohrleitung einer hydraulischen Turbine, dieser vorgeschaltet, zur Aufnahme der in der Richtung der Druckrohrleitung wirkenden Axialkraft verwendet. Ohne eine druckausgeglichene axiale Muffenverbindung der zwei Rohrteile der Druckrohrleitung würde die Axialkraft die Druckrohrleitung dehnen und so die Turbine verschieben oder kippen. Zur Aufnahme der Axialkraft ist der Ringsteilmotor vorgesehen, in dessen Druckraum eine der Axialkraft gleichgrosse aber in Gegenrichtung zu dieser wirkende Kraft vorhanden ist. Ein Druckausgleich ist dadurch erzielt, dass die Kreisringfläche im Druckraum des Ringstellmotors der Kreisfläche der Druckrohrleitung gleich ist.
Die bisher gebauten druckausgeglichenen Muffenverbindungen müssen sehr stark dimensioniert sein, werden dadurch schwer und nehmen viel Raum in Anspruch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine leichtere und kleinere Bauweise zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird an der eingangs angeführten Muffen verbindung erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die formschlüssige Verbindung zwischen der einen Seite des Ringstellmotors und dem zugehörigen Rohrteil durch den Druckraum und durch die Wirkungsfläche der anderen Seite des Ringstellmotors geführt ist.
Vorteilhafterweise weist die Verbindung eine Anzahl von Ankerbolzen auf, welche parallel zur Druckrohrleitungsachse verlaufen und an dem zwischen dem äusseren und dem inneren Radius einer der Wirkungsflächen liegenden Flächenschwerkreis angeordnet sind.
Dabei ist es möglich, die Muffenverbindung so aufzubauen, dass die eine Seite des Ring stellmotors, welche mit dem zugehörigen Rohrteil durch den Druckraum des Ringstellmotors hindurch verbunden ist, als dessen Ringkolben ausgeführt ist, und dass die andere Seite des Ringstellmotors als dessen Ringzylinder ausgeführt und mit der Wand des dieser Seite zugehörigen Rohrteils direkt verbunden ist, oder auch so, dass die eine Seite des Ringstellmotors, welche mit dem zugehörigen Rohrteil durch den
Druckraum des Ringstellmotors hindurch verbunden ist, als dessen Ringzylinder ausgeführt ist, und dass die andere Seite des Ringstellmotors als dessen Ringkolben ausgeführt und mit der Wand des dieser Seite zugehörigen Rohrteils direkt verbunden ist.
Die Muffenverbindung kann noch leichter aufgebaut werden, wenn für jeden Ankerbolzen ein zu diesem koaxiales
Futter und für das Futter Löcher in den Wänden der beiden Seiten des Stellmotors vorgesehen sind, wobei das Futter durch die beiden Wände und durch den Druckraum des Stellmotors führt, und in dem Futter zwischen dem Ankerbolzen und der inneren Wand des Futters ein Spielraum freigelassen ist, und weiter dadurch, dass in der die Ankerbolzen aufweisenden Verbindung mindestens eine sphärische Lagerung vor gesehen ist.
Im weiteren wird der Erfindungsgegenstand anhand eini ger in der Zeicímung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erklärt. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen axialen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 einen axialen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels,
Fig. 3 einen partialen, axialen Längsschnitt durch einen Ringstellmotor für ein drittes Ausführungsbeispiel, und
Fig. 4 einen partialen, axialen Längsschnitt durch eine Lagerung eines Ankerbolzens in einem vierten Ausführungsbeispiel.
Eine Druckrohrleitung in Fig. 1 weist einen ersten Rohrteil 1 und einen zweiten Rohrteil 2 auf. Der Rohrteil 2 weist eine Muffe 3 auf, welche axial verschiebbar relativ zum Rohrteil 1 ist. Ein Spalt 4 zwischen den Rohrteilen 1 und 2 ist mit einer Abdichtung 5 versehen, welche in ihrer vorgesehenen Lage im Spalt 4 von aussen her mittels eines Ringes 6 und Schrauben 7 gehalten ist.
Der Rohrteil 2 ist an der Muffe 3 mit einem Flanschring 8 versehen. Ausserhalb und koaxial zur Druckrohrleitung zum Rohrteil 1 angeordnet, liegt ein Ringstellmotor mit einem Druckraum 9, welcher durch in der Wand des Rohrteils 1 vorgesehene Löcher 10 an das Innere des Rohrteils 1 bzw.
der Druckrohrleitung angeschlossen ist.
Jeder der zwei Rohrteile 1 und 2 ist mit derjenigen Seite des Ringstellmotors ferinschlüssig verbunden, deren Wirkungsfläche im Druckraum 9 dem zugehörigen Rohrteil 1 bzw. 2 zugewandt ist. So ist der Rohrteil 2 mit der als Ringkolben 11 ausgeführten Seite des Ringstellmotors verbunden, deren Wirkungsfläche 12 dem Rohrteil 2 zugewandt ist. Entsprechend ist die als Ringzylinder 13 ausgeführte Seite des Ringstellmotors mit dem Rohrteil 1 verbunden, deren Wir kungsfläche 14 dem Rohrteil 1 zugewandt ist. Der Ringzylinder 13 mit der Wirkungsfläche 14 ist mit dem Rohrteil 1 direkt verbunden, während die formschlüssige Verbindung zwischen dem relativ zum Rohrteil 1 verschiebbaren Ringkolben 11 und dem Rohrteil 2 vom Ringkolben 11 durch den Druckraum 9 und durch die Wand des Ringzylinders 13 zum Flanschring 8 des Rohrteils 2 führt.
Für diese formschlüssige Verbindung ist eine Anzahl von Ankerbolzen 15 vorgesehen.
Diese verlaufen parallel zur Druckrohrleitungsachse und sind am Flächeaschwerkreis einer der zwischen dem äusseren Durchmesser D1 und dem inneren Durchmesser D2 liegenden Wirkungsflächen 12, 14 angeordnet. Jeder Ankerbolzen 15 ist an einem Ende mit dem Ringkolben 11 und am anderen Ende mit dem Flanschring 8 verbunden. Für den Ankerbolzen 15 ist je ein Loch im Ringzylinder 13 vorgesehen, welches gegenüber dem Ankerbolzen 15 mit einer Abdichtung
16 abgedichtet ist. Zwischen dem Ringkolben 11 und dem Ringzylinder 13 sind Abdichtungen 17 und 18 angebracht.
Die Wirkungsfläche 12 sowie die Wirkungsfläche 14, welche zwischen dem Durchmesser D1 und dem Durchmesser D2 liegt, ist gleichgross wie die Kreisfläche der Druckrohrleitung mit dem Durchmesser Ds.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von dem in Fig. 1 gezeigten lediglich dadurch, dass diejenige Seite des Ringstellmotors, welche als Ringkolben 19 ausge- führt ist, mit dem Rohrteil 1 direkt verbunden ist, während die andere Seite des Ringstellmotors, d. h. Ringzylinder 20, welcher relativ zum Rohrteil 1 verschiebbar ist, mittels der Ankerbolzen 15 mit dem Rohrteil 2 verbunden ist. Der Druckraum 9 ist gegenüber der Umgebung mittels Abdichtungen 21, 22 und 23 abgedichtet.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist für jeden Ankerbolzen 15 je ein zum jeweiligen Ankerbolzen koaxiales Futter 24 vorgesehen. Für das Futter 24 sind in der Wand des Ringzylinders 13 und in der Wand des Ringkolbens
11 Löcher 25 bzw. 26 vorhanden. Das Futter 24 führt durch die Wand des Ringzylinders 13, durch den Druckraum 9 und durch den Ringkolben 11. Zwischen dem Ankerbolzen 15 und der inneren Wand des Futters 24 ist ein Spielraum 27 freiw gelassen.
Das Futter 24 ist am Ringzylinder 13 mittels Schrauben 28 fest angeschraubt und mit einer Abdichtung 29 versehen.
Das Futter 24 ist im Ringkolben 11 axial verschiebbar gelagert und mit einer Abdichtung 30 versehen.
Die formschlüssige Verbindung zwischen dem Ringkolben 11 und dem Ankerbolzen 15 ist mittels einer Mutter 31, eines Zwischenteiles 32 und einer im Ringkolben 11 vorgesehenen Austauschbüchse 33 in der einen Richtung gewährleistet. Koaxial zum Ankerbolzen 15 führt ein Kranz von Schrauben 34 durch in der Mutter 31 ausgeführte Löcher 35 zum Ringkolben 11, in welchem die Schrauben 34 eingeschraubt sind.
Dabei sitzen die Köpfe der Schrauben 34 an der Mutter 31 auf.
Eine sphärische Lagerung ist in die formschlüssige Verbindung zwischen dem Ankerbolzen 15 und dem Ringkolben 11 so zwischengeschaltet, dass die Kontaktfläche 36 zwischen dem Zwischenteil 32 und der Austauschbüchse 33 sphärisch ausgeführt ist, und weiter dass, je zwischen dem Loch 35 in der Mutter 31 und der dort führenden Schraube 34 ein Spielraum freigelassen ist.
Der Ringkolben 11 ist mit Abdichtungen 37 und 38 versehen, welche mittels Ringe 39 bzw. 40 und Schrauben 41 gehalten sind.
Bei der in Fig. 4 gezeigten sphärischen Lagerung ist das Ende des Ankerbolzens 15 mit einer Kugel 42 versehen, welche mittels beiderseits eines für die Kugel 42 im Flanschring 8 vorgesehenen Loches 43 liegenden Schalringe 44 und Schrauben 45 im Flanschring 8 gehalten.
Bei den anhand der Fig. 3 bzw. 4 beschriebenen Ausführungsbeispielen werden vorkommende radiale Verschiebungen der beiden Rohrteile 1 und 2, welche auf die Ankerbolzen 15 übertragen werden, in dem Spielraum 27 zwischen dem Ankerbolzen 15 und dem Futter 24 bzw. in sphärischen Lagerungen ausgeglichen.
Ausserdem können bei diesen Ausführungsbeispielen die dem Verschleiss ausgesetzten Teile des Ringstellmotors einfacherweise ersetzt werden.
The invention relates to a pressure-compensated socket connection for mutual longitudinal expansion compensation of two pipe parts of a pressure pipeline with a ring servomotor arranged outside the pressure pipeline, coaxially to this, the pressure chamber of which is connected to the inside of the pressure pipeline, each of the two pipe parts being positively connected to that side of the ring servomotor, whose surface in the pressure chamber faces the associated pipe part.
Such a socket connection is z. B. on the pressure pipe of a hydraulic turbine, this upstream, used to absorb the axial force acting in the direction of the pressure pipe. Without a pressure-balanced axial socket connection between the two pipe parts of the pressure pipeline, the axial force would stretch the pressure pipeline and thus shift or tilt the turbine. To absorb the axial force, the ring part motor is provided, in the pressure chamber of which there is a force of the same size as the axial force but acting in the opposite direction to this. Pressure equalization is achieved in that the circular area in the pressure chamber of the ring servomotor is the same as the circular area of the pressure pipeline.
The pressure-compensated socket connections that have been built up to now have to be dimensioned very strongly, which makes them heavy and takes up a lot of space.
The invention is based on the object of enabling a lighter and smaller construction.
This object is achieved according to the invention at the socket connection mentioned at the outset in that the positive connection between one side of the ring servomotor and the associated pipe part is guided through the pressure chamber and through the effective surface of the other side of the ring servomotor.
Advantageously, the connection has a number of anchor bolts which run parallel to the pressure pipe axis and are arranged on the surface area between the outer and the inner radius of one of the active surfaces.
It is possible to build the sleeve connection so that one side of the ring servomotor, which is connected to the associated pipe part through the pressure chamber of the ring servomotor, is designed as its ring piston, and that the other side of the ring servomotor is designed as its ring cylinder and is directly connected to the wall of the pipe part associated with this side, or in such a way that one side of the ring servomotor, which is connected to the associated pipe part through the
Pressure chamber of the ring servomotor is connected through, is designed as its ring cylinder, and that the other side of the ring servomotor is designed as its ring piston and is directly connected to the wall of the pipe part belonging to this side.
The socket connection can be established even more easily if one is coaxial with each anchor bolt
Chuck and for the chuck holes are provided in the walls of the two sides of the servomotor, the chuck leading through the two walls and through the pressure chamber of the servomotor, and a clearance is left in the chuck between the anchor bolt and the inner wall of the chuck, and further in that at least one spherical bearing is seen in the connection having the anchor bolts.
In the following, the subject matter of the invention is described and explained in more detail with the aid of some exemplary embodiments shown in the drawing. In the drawing show:
1 shows an axial longitudinal section of a first embodiment,
2 shows an axial longitudinal section of a second exemplary embodiment,
3 shows a partial, axial longitudinal section through a ring servomotor for a third exemplary embodiment, and
4 shows a partial, axial longitudinal section through a mounting of an anchor bolt in a fourth embodiment.
A pressure pipeline in FIG. 1 has a first pipe part 1 and a second pipe part 2. The pipe part 2 has a sleeve 3 which is axially displaceable relative to the pipe part 1. A gap 4 between the pipe parts 1 and 2 is provided with a seal 5, which is held in its intended position in the gap 4 from the outside by means of a ring 6 and screws 7.
The pipe part 2 is provided with a flange ring 8 on the socket 3. Arranged outside and coaxially to the pressure pipeline to the pipe part 1 is a ring servomotor with a pressure chamber 9, which is connected to the inside of the pipe part 1 or through holes 10 provided in the wall of the pipe part 1.
is connected to the pressure pipe.
Each of the two pipe parts 1 and 2 is connected to that side of the ring servo motor, the effective surface of which in the pressure chamber 9 faces the associated pipe part 1 or 2. Thus, the tubular part 2 is connected to the side of the annular servomotor, which is designed as an annular piston 11 and whose active surface 12 faces the tubular part 2. Correspondingly, the side of the ring servomotor designed as a ring cylinder 13 is connected to the tubular part 1, the surface 14 of which faces the tubular part 1. The annular cylinder 13 with the effective surface 14 is directly connected to the tubular part 1, while the positive connection between the annular piston 11, which is displaceable relative to the tubular part 1, and the tubular part 2 from the annular piston 11 through the pressure chamber 9 and through the wall of the annular cylinder 13 to the flange ring 8 of the Pipe part 2 leads.
A number of anchor bolts 15 are provided for this form-fitting connection.
These run parallel to the pressure pipe axis and are arranged on the surface ash circle of one of the active surfaces 12, 14 lying between the outer diameter D1 and the inner diameter D2. Each anchor bolt 15 is connected at one end to the annular piston 11 and at the other end to the flange ring 8. For the anchor bolt 15 a hole is provided in the ring cylinder 13, which is opposite to the anchor bolt 15 with a seal
16 is sealed. Seals 17 and 18 are attached between the annular piston 11 and the annular cylinder 13.
The effective area 12 and the effective area 14, which lies between the diameter D1 and the diameter D2, are of the same size as the circular area of the pressure pipeline with the diameter Ds.
The embodiment according to FIG. 2 differs from that shown in FIG. 1 only in that that side of the ring servomotor which is designed as a ring piston 19 is directly connected to the tubular part 1, while the other side of the ring servomotor, i.e. H. Ring cylinder 20, which is displaceable relative to the pipe part 1, is connected to the pipe part 2 by means of the anchor bolts 15. The pressure chamber 9 is sealed off from the environment by means of seals 21, 22 and 23.
In the embodiment shown in FIG. 3, a chuck 24 coaxial with the respective anchor bolt is provided for each anchor bolt 15. For the chuck 24 are in the wall of the annular cylinder 13 and in the wall of the annular piston
11 holes 25 or 26 available. The chuck 24 leads through the wall of the ring cylinder 13, through the pressure chamber 9 and through the ring piston 11. Between the anchor bolt 15 and the inner wall of the chuck 24, a clearance 27 is left free.
The chuck 24 is firmly screwed to the ring cylinder 13 by means of screws 28 and is provided with a seal 29.
The chuck 24 is mounted axially displaceably in the annular piston 11 and is provided with a seal 30.
The positive connection between the annular piston 11 and the armature bolt 15 is ensured in one direction by means of a nut 31, an intermediate part 32 and an exchange sleeve 33 provided in the annular piston 11. Coaxially to the anchor bolt 15, a ring of screws 34 leads through holes 35 made in the nut 31 to the annular piston 11, in which the screws 34 are screwed.
The heads of the screws 34 sit on the nut 31.
A spherical bearing is interposed in the positive connection between the anchor bolt 15 and the annular piston 11 so that the contact surface 36 between the intermediate part 32 and the exchange sleeve 33 is made spherical, and further that, depending on the hole 35 in the nut 31 and the there leading screw 34 a clearance is left.
The annular piston 11 is provided with seals 37 and 38, which are held by means of rings 39 and 40 and screws 41, respectively.
In the spherical bearing shown in FIG. 4, the end of the anchor bolt 15 is provided with a ball 42 which is held in the flange ring 8 by means of a hole 43 provided for the ball 42 in the flange ring 8 on both sides.
In the embodiments described with reference to FIGS. 3 and 4, occurring radial displacements of the two pipe parts 1 and 2, which are transferred to the anchor bolts 15, are compensated for in the clearance 27 between the anchor bolts 15 and the chuck 24 or in spherical bearings.
In addition, the parts of the ring servomotor exposed to wear can easily be replaced in these exemplary embodiments.